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【系統結構】
+ K6 Y3 p6 j2 h; b 浮體上系有繩,繩纏繞在轉輪上,轉輪與發條、棘輪軸聯,棘輪與軸向柱塞泵軸聯,軸向柱塞泵為液壓系統的輸入端,液壓系統的輸出端為液壓馬達,其與發電機聯接。
5 R* x% e; F: r【系統原理】
1 n- W' u/ O s! U, g 浮體上升時,拉動轉輪,轉輪帶動棘輪,進而帶動柱塞泵;浮體下落時,在發條作用下,轉輪反轉,將繩收回,因棘輪緣故,不帶動柱塞泵反轉。柱塞泵將機械能轉換成液壓能,液壓馬達將液壓能轉換成機械能輸出給發電機,發電機發電。/ [) A1 h+ T, z* k6 [( ~
【結構數據】7 X/ i% r+ ?9 E6 J: D
浮體:5×1×0.15m
+ Q- F0 Q: M, y5 u8 r# j) J: k. b繩外徑:12mm
: w- P' [" Q, l+ g轉筒徑:200mm% I) C4 b) p6 W* r" b+ M
轉筒寬:100mm
# l6 _ v' \$ g6 K1 R6 n軸徑:48mm
1 ]) z: f3 n. d& R( c& |棘輪頂圓直徑:192mm9 O. h% t+ I) Y6 {
棘輪寬度:24mm8 ~: z' { l6 I
軸向柱塞泵液壓:50Mpa1 G- }; G2 f" s5 R/ t( n
缸數:8 v7 n% ?" I; W3 u
缸內徑:15mm* S! B0 h# {7 y8 o; z
斜度:15°
8 N5 ]% j" K# }油管:Oil pipe
6 y: s. C5 Y$ ~! R! P$ _" `5 O% n軸向柱塞泵:axial plunger pump$ P9 J0 T5 S. N2 A l
尼龍繩:Nylon rope
& Q; U+ w3 N0 N* L+ r棘輪:ratchet wheel. \6 W# e. ]' N: O+ C
蓄能器:accumulator
' o: W# s/ ^* I# L6 T易彎面:Surface apt to be crooked
2 A& M0 C, \4 u3 z9 K) U7 [2 U9 g發條:Clockwork spring
: j% |) D2 U; ~% \發電機:Generator
* V3 p) c. `( [( m7 m% e! R) i油缸:Oil vat, _3 g" q- T! B7 M) M4 H
轉輪:rotational Wheel
/ P% y$ A. ^0 V7 {1 H; _浮體:2 X& [5 v. h) ^0 ?% Y7 @
彈性銜接面
& N# \1 a2 O X' ?5 k: w柱塞泵
] O( h/ s' t* X. P高壓油管
+ ]; F: O3 v0 S; m液壓馬達
8 H3 m; [* B; i+ {& s, ?+ b* N: B回油管
" l; S. Z( C7 |5 N" ?$ p# F【工作運行情況分析】; f+ ?/ Z1 Q/ @5 i3 z8 b- {
F=ρgΔh*S≈1000*10*0.1*5*1=5000N
, G) U; u# Q0 N* R* r$ j對于1米多高的海浪,有. Y. [; x, g. Q3 B- M3 u
E=h×F=1m×5000N=5000焦) s+ [& R+ {4 B7 K$ p" [5 Q
如果海浪周期為5秒,有& E" ^& T2 m h" q1 r; B
P=E/t=5000J/5s=1KW
' _! L! _, L3 @9 y& W: v【轉換效率】
; [1 \# B, J9 l W# N3 _繩輪:95%5 J: i) N9 i! j- {
軸向柱塞泵效率:85%
% ~/ c3 s, o( |6 v3 ^液壓管路中途損失:5%
7 M8 z% W. B+ S; L1 a8 b液壓馬達轉換效率:86%
* W4 H0 F* i* Y7 U7 S發電機效率:96%
+ t) Z( ^3 O. i$ v4 _$ n) z, Q1 K電網中途損耗:6%
7 t( h. a6 J( N8 I" l9 F5 ^總轉換效率:60%( A1 d/ C: p3 r7 g5 i
【經濟分析】
9 ^) f( B6 e. V% U' j3 n2 [& p. k浮體+繩輪+柱塞泵轉換單元造價:3000元,液壓系統、發電機攤派成本:2000元。- m4 d; G. \% @. G
該系統如工作海域平均波高為1米多高,5 F6 M! {/ q' Q+ D& W- v% S
則:年收益=俘獲功率×轉換效率×工作時間×上網電價=1kw×60%×24小時×300天×0.4元=1728元" H% W. z$ e1 _# V, d& U5 s L
年收益率=1728/5000=34.56%
2 f: v; @& q. @% O/ c2 P" n8 F 【系統特點】8 J) e- T4 v4 [8 l; D) K, F3 L
1、生存性強,抗風浪能力非常好:9 [! c/ J# q& C6 {/ a0 o
1)該系統,核心部分在海面以下幾十米深處,這里比較安靜,盡管海面波濤洶涌,主體部分在水下依然安然無恙,繼續發電。
* }. V% m) q' h! c2)繩、浮體受力大小取決于負載的多少,而與波浪大小無關。好比一個履帶車拖著一個拖車,盡管履帶車的發動機馬力非常大,但拖車上如果是空的話,拖車與履帶車的連接處受力并不大,它只等于拖車所受的摩擦力。但如果拖車滿載,這時候,受力就相當大了。
( ]2 N* s; z; g( O' W3)繩的收放距離可以很長(可以達到十米以上),這就大大延長了波浪沖擊過程中緩沖距離,減小了瞬時沖擊力,抗風浪能力由此得以增強。
6 }. J- G9 _; P) q4)對于水上部分的易彎面,由于其本身具有彈性和延展性,可以起到保護易彎面的作用。即使易彎面被災害性的海浪擊毀,由于易彎面的成本很低廉,且可以修補,所以不會有很大損失。
+ c- h3 h! Y* l& H2、防銹性能良好:機器的核心部分都在箱體內,只有浮體、繩、外涂防腐材料的轉輪、軸、機器外殼浸在海水里,而它們都是不怕海水的,所以該系統的抗腐能力沒問題。
o' e. I. k/ L4 O# G1 j% B/ \3、成本低廉:該系統,沒有龐大的混凝土室,沒有昂貴的不銹鋼,沒有勞民傷財的土木工程。該系統的主要部件包括:一個作為平臺的水泥板及錨、一個展開易彎面用的框架、多個浮板+尼龍繩+轉輪+棘輪+軸向柱塞泵的單元、一套液壓管路+蓄能器+油缸+發電機。
( P8 g% M9 O5 @, }0 J, i1 z8 m- }+ B" P4、該系統適應波形能力強、波浪能吸收轉換效率高
) v. t# Y, w! d! R5 O9 B1)浮體、繩與轉輪的組合,非常靈活,適應各種波形,盡管這種組合僅能吸收波浪在一個方向上的推力,但這可以通過增加繩、輪組合來彌補,繩可以與易彎面成各種角度由于適應各種波浪,其作業時間也增長。8 a3 a( R! m/ j
2)易彎面呈整個面,與波浪接觸,提高了波浪能的接觸受力面積。易彎面連續、不漏水,這在很大程度上避免了波浪繞走帶來的能量流失。易彎面可以隨波起伏,其易彎特性使它能夠適應各種波形。
: T4 g/ ] ~8 y6 Y! _5、可以離岸到深海作業:因為水泥基板底座懸吊于水中,這樣就擺脫了對陸地的依賴。拖船可以拖著一整排該發電系統到處走,由此可以移動作業。5 m# @* {6 N% E5 R! B9 r4 m
( v& T! H( q+ ?! U
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